Pendahuluan

Saat Gan/Sist melihat orang dengan rambut hitam pekat, brunette (coklat gelap), auburn (merah kecoklatan), blonde (pirang), atau redhead (merah), yang kalian lihat sebenarnya adalah hasil komposisi melanin di dalam batang rambut. Warna rambut yang berbeda antara satu orang dengan yang lain disebabkan karena jumlah dan jenis melanin yang tersusun dalam rambut. Ada dua kelompok besar melanin pada manusia, yaitu eumelanin (warna hitam atau coklat) dan pheomelanin (warna merah atau kuning).

Namun, kalau kalian melihat lebih detail lagi ke tingkat molekuler, ternyata masing‐masing tipe melanin tersusun dari monomer dan komponen melanin yang berbeda. Ada 4 jenis melanin yang akan kita bahas, yaitu DHI, DHICA, BT, dan BTZCA.

Thread ini akan membahas tentang bagaimana keempat melanin ini terbentuk, apa perbedaannya, dan bagaimana melanin berperanan dalam menentukan warna rambut manusia.

1. DHI (5,6-Dihydroxyindole)

DHI merupakan salah satu melanin penyusun utama dari eumelanin (pigmen rambut hitam atau brunette). Ketika reaksi pembentukan melanin berjalan tanpa kehadiran sistein (yang mengarah ke pheomelanin), maka dari dopakuinon terbentuk dopakrom, yang kemudian menghasilkan DHI atau DHICA.

Karakteristik DHI:

1. Polimer DHI menghasilkan warna yang lebih gelap (hitam kebiruan), dengan absorbansi cahaya yang lebih kuat.

2. Struktur DHI tidak punya gugus karboksilat, sehingga memiliki kemampuan pengikatan silang yang lebih banyak, menghasilkan pigmen yang lebih gelap dan warnanya lebih intens.

3. Dalam suatu analisis kimia, proporsi DHI ditemukan sekitar 35% dari total melanin (pada kulit manusia) bersama dengan melanin lainnya.

Dalam konteks rambut, semakin banyak pigmen DHI, maka rambut akan cenderung lebih hitam pekat. Karena pigmen ini sangat intens dalam menyerap cahaya, rambut yang kaya DHI lebih mampu menghasilkan warna hitam pekat, bahkan agak kebiruan.

2. DHICA (5,6-Dihydroxyindole-2-carboxylic acid)

DHICA masih satu keluarga dengan DHI dalam kelompok pigmen eumelanin, tetapi dengan tambahan gugus karboksilat di posisi 2. Oleh karena itu, senyawa ini dinamakan “asam 2-karboksilat”. Reaksi kimia yang menghasilkan DHICA melibatkan enzim seperti dopakrom tautomerase (DCT) untuk mengarahkan pembentukan DHICA daripada DHI.

Karakteristik DHICA:

1. Karena adanya gugus karboksilat, melanin DHICA menghasilkan polimer yang kurang padat dibandingkan DHI, sehingga warna yang dihasilkan lebih terang atau kecokelatan apabila dibandingkan dengan DHI.

2. Menariknya, penelitian menunjukkan bahwa melanin DHICA memiliki sifat antioksidan yang lebih baik dibanding DHI. Sebuah penelitian menunjukkan bahwa melanin DHICA lebih baik dalam menangkap radikal bebas dibandingkan DHI.

3. Dalam analisis kimia, proporsi DHICA manusia sekitar 41% dari total melanin (pada kulit).

Artinya, ketika rambut atau kulit manusia memiliki proporsi DHICA yang relatif tinggi, warna rambut mungkin tidak sepenuhnya hitam pekat, melainkan bisa sedikit lebih terang atau memiliki rona cokelat muda, tergantung jumlah total melaninnya.

3. BT (1,4-Benzothiazine)

Ketika reaksi pembentukan melanin melibatkan asam amino sistein, maka terbentuklah struktur benzotiazin (BT) sebagai salah satu monomer awal dari pheomelanin.

Karakteristik BT:

1. BT merupakan bagian dari pheomelanin, yang umumnya memberi warna kuning hingga kemerahan pada rambut atau kulit manusia.

2. Struktur kimia BT, yang belum memiliki karboksilat atau belum diubah lebih lanjut, dapat menghasilkan pigmen yang relatif lebih reaktif dalam reaksi reduksi oksidasi, sehingga bisa menghasilkan radikal bebas atau menghasilkan efek pro oksidan dalam keadaan tertentu. Contohnya, pigmen BT cenderung bisa memicu produksi spesies oksigen reaktif melalui mekanisme siklus redoks.

3. Meskipun BT adalah monomer awal, dalam banyak jaringan manusia, konversinya ke bentuk benzotiazol telah terjadi secara signifikan. Namun, BT tetap relevan sebagai bagian dari pheomelanin.

Dalam rambut dengan dominasi pigmen pheomelanin (blonde atau redhead), kandungan BT bisa menjadi salah satu faktor yang menentukan rona dan respons melanin terhadap paparan cahaya atau oksidasi.

4. BTZCA (1,4-Benzothiazine-3-carboxylic acid)

BTZCA adalah bentuk karboksilat dari benzotiazin, yaitu benzotiazin yang memiliki gugus karboksilat (asam 3-karboksilat). Dengan demikian, ini merupakan varian monomer pheomelanin yang telah mengalami modifikasi struktural lebih lanjut. Beberapa literatur ilmiah menuliskan BTZCA atau unit BTZCA sebagai komponen akhir dari pheomelanin.

Karakteristik BTZCA:

1. Kehadiran gugus karboksilat mengubah sifat fisik dan kimia pigmen, dalam penelitian disebutkan bahwa pigmen pheomelanin yang kaya BTZCA (atau benzothiazol terkarboksilasi atau unit benzotiazin) menunjukkan penyerapan cahaya yang lebih besar di wilayah UVA dan sinar tampak, dan menghasilkan ROS lebih banyak jika terpapar cahaya.

2. Dengan demikian, unit BTZCA bisa memberikan warna merah kekuningan pada rambut (atau kulit), serta ikut berperanan pada proses kerusakan kulit karena paparan cahaya.

3. Literatur modern menyebutkan, bahwa walaupun proporsi pheomelanin dalam rambut manusia umumnya lebih kecil dibandingkan eumelanin, unit‐unit melanin seperti BT atau BTZCA tetap penting untuk pemahaman hubungan antara struktur dan fungsi.

Secara ringkas, BTZCA melengkapi jalur pheomelanin yang lebih matang dan mempengaruhi bagaimana warna merah atau kekuningan muncul, serta bagaimana pigmen melanin itu bereaksi terhadap paparan cahaya dan oksidasi.

Bagaimana keempat pigmen ini menentukan warna rambut manusia?

Untuk memahami efek keempat pigmen ini dalam rambut manusia, kita perlu melihat beberapa aspek, mulai dari komposisi relatif pigmen, total jumlah pigmen, dan modulasi tambahan seperti genetik dan lingkungan (misalnya paparan sinar matahari). Berikut penjelasan yang menggambarkan interaksi tersebut.

1. Komposisi relatif eumelanin vs pheomelanin

Rambut gelap, seperti hitam atau brunette, mayoritas terdiri dari eumelanin (DHI + DHICA). Pheomelanin (BT + BTZCA) biasanya ada dalam jumlah kecil pada rambut yang gelap, namun proporsi pheomelanin menjadi lebih besar pada rambut merah atau pirang. Sebagai contoh, sebuah penelitian pada kulit manusia menemukan bahwa proporsi eumelanin terhadap pheomelanin secara umum adalah sekitar 74% vs 26% (meskipun ini pada kulit, bukan pada rambut) dan proporsi DHI : DHICA : BZ : BT sebesar 35 : 41 : 20 : 4 persen.

Artinya, jika eumelanin mendominasi, rambut akan semakin hitam dan berwarna dingin. Sebaliknya, jika pheomelanin lebih banyak atau eumelanin lebih sedikit, rambut akan berwarna lebih kekuningan dan hangat (auburn, redhead, atau blonde).

2. Proporsi DHI vs DHICA dalam eumelanin

Walaupun keduanya adalah bagian dari eumelanin, proporsi DHI vs DHICA mempengaruhi rona dan sifat pigmen. Semakin tinggi kadar DHI, semakin gelap dan padat pigmennya, sehingga rambut bisa sangat gelap (bahkan bisa berwarna hitam kebiruan). Sebaliknya, semakin tinggi DHICA, pigmennya akan sedikit lebih ringan, dan pigmen ini juga punya sifat antioksidan lebih baik, sehingga rambut akan berwarna cokelat. Studi kimia menunjukkan bahwa perbandingan DHI dan DHICA tetap relatif konstan di berbagai tingkat melanin pada kulit manusia, yaitu sekitar 35% DHI dan sekitar 41% DHICA pada contoh yang diteliti.

Jadi, perbedaan kecil dalam perbandingan DHI dan DHICA akan berdampak pada kegelapan warna rambut.

3. Peran pheomelanin (BT dan BTZCA)

Pada rambut warna redhead atau blonde, jalur pembentukan melanin beralih ke produksi pheomelanin (karena kehadiran sistein, dan faktor genetik seperti mutasi yang mengubah ekspresi gen MC1R). Dalam jalur ini, melanin BT dan BTZCA berperanan penting.

Sebagai monomer awal pheomelanin, BT menghasilkan melanin berwarna kuning atau kemerahan, dan mempunyai aktivitas redoks yang bisa menghasilkan radikal bebas. Sedangkan BTZCA, sebagai varian pheomelanin yang mengandung gugus karboksilat dan sangat sensitif terhadap cahaya apabila terpapar sinar tampak atau UVA, berpotensi mempengaruhi bagaimana warna merah itu muncul dan bagaimana pigmen tersebut bisa menanggapi cahaya.

Dengan demikian, jika rambut memiliki proporsi pheomelanin yang signifikan (BT atau BTZCA) rambut akan berwarna auburn, redhead, atau blonde, tergantung pada jumlah total melanin dan interaksinya dengan eumelanin.

4. Interaksi total menghasilkan warna visual hingga biologis

Jadi, saat kita melihat rambut seseorang, misalnya warnanya coklat muda, mungkin jumlah total melanin tidak terlalu banyak (lebih terang dari hitam), dan proporsi eumelanin (DHI dan DHICA) mungkin agak lebih besar DHICA daripada DHI atau jumlah keseluruhan pigmen sedikit lebih rendah. Jika rambut berwarna redhead atau blonde, kadar eumelanin relatif sangat sedikit, sedangkan kadar pheomelanin (BT dan BTZCA) lebih menonjol. Selain itu, faktor genetik seperti mutasi pada gen MC1R mempengaruhi apakah melanosit lebih banyak menghasilkan eumelanin atau pheomelanin.

Selain itu, faktor lingkungan seperti paparan cahaya juga bisa mengubah struktur pigmen (modifikasi oksidatif), yang bisa sedikit mengubah warna rambut. Sebagai contoh, penelitian menunjukkan bahwa pigmen dengan komposisi tertentu (misalnya lebih banyak BTZCA) akan menghasilkan spesies oksigen reaktif lebih banyak ketika terpapar cahaya.

Mengapa penting memahami keempat pigmen ini?

1. Industri pewarna rambut, perawatan kulit dan rambut, serta penelitian kosmetik semakin tertarik pada bagaimana mekanisme kerja pigmen melanin ini secara molekuler.

2. Selain memberikan warna, pigmen melanin juga berperan dalam melindungi kulit dan rambut dari kerusakan akibat cahaya matahari. Sebaliknya, beberapa jenis pheomelanin (BT dan BTZCA) dapat meningkatkan produksi spesies oksigen reaktif yang berhubungan dengan kerusakan sel dan risiko kanker kulit.

3. Variasi warna rambut dalam populasi manusia (hitam pekat, brunette, auburn, redhead, blonde) terkait dengan evolusi genetik dan adaptasi terhadap lingkungan (misalnya suhu panas dan paparan matahari). Sehingga, memahami pigmen ini bisa membantu dalam bidang antropologi, forensik, dermatologi.

4. Karena polimer melanin memiliki sifat fisika dan kimiawi yang unik (misalnya penyerapan cahaya dalam spektrum luas dan sifat sedikit menghantarkan panas), maka pemahaman terhadap jenis-jenis pigmen melanin seperti DHI, DHICA, BT, BTZCA penting dalam program penelitian.

Kesimpulan

1. Warna rambut manusia ditentukan oleh dua pigmen melanin utama, yaitu eumelanin (DHI dan DHICA) dan pheomelanin (BT dan BTZCA).

2. Eumelanin tersusun dari DHI dan DHICA. DHI memberikan warna hitam yang pekat, dan DHICA memberikan warna cokelat yang sedikit lebih terang dan memiliki sifat antioksidan.

3. Pheomelanin tersusun dari BT dan BTZCA. BT adalah pigmen awal yang memberikan rona kuning kemerahan dan sensitif terhadap reduksi dan oksidasi, dan BTZCA adalah bentuk karboksilat yang lebih matang dan sangat sensitif terhadap paparan cahaya.

3. Interaksi antara jumlah total pigmen, rasio pigmen, faktor genetik, dan faktor lingkungan menentukan bagaimana warna rambut yang kita lihat.

4. Memahami keempat jenis pigmen ini penting, tidak hanya untuk menyelidiki mengapa rambut berwarna agak kemerahan atau hitam dingin, tetapi juga untuk penerapan di bidang kosmetik, kesehatan, dan ilmu pengetahuan.

Semoga thread ini menambah pengetahuan tentang bagaimana pigmen warna rambut terbentuk dan diekspresikan sebagai warna rambut yang kita lihat sehari-hari.

Penutup

Sekian thread dari gue .
Apabila ada salah kata atau ada kata-kata gue yang kurang berkenan, gue mohon maaf .
Good evening and have a nice day!

Referensi

1. Del Bino, S., Ito, S., Sok, J., & Wakamatsu, K. (2022). 5,6-Dihydroxyindole eumelanin content in human skin with varying degrees of constitutive pigmentation. Pigment Cell & Melanoma Research, 35, 622-626.

2. Ito, S., & Wakamatsu, K. (2011). Diversity of human hair pigmentation as studied by chemical analysis of eumelanin and pheomelanin. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology, 25(12), 1369-1380.

3. Micillo, R., Koike, K., Panzella, L., & d’Ischia, M. (2016). “Fifty Shades” of black and red or how carboxyl groups fine tune eumelanin and pheomelanin properties. International Journal of Molecular Sciences, 17(5), 746.

4. Mokrzynski, K., Ito, S., Wakamatsu, K., Camenish, T. G., Sarna, T., & Sarna, M. (2021). Photoreactivity of hair melanin from different skin phototypes—Contribution of melanin subunits to the pigments photoreactive properties. International Journal of Molecular Sciences, 22(9), 4465.

5. Tanaka, H., et al. (2018). The pro-oxidant activity of pheomelanin is significantly associated with red human hair. International Journal of Molecular Sciences, 19(10), 2889.